CN205846722U - 一种模块化热插拔式的远端供电系统 - Google Patents

Abstract

一种模块化热插拔式的远端供电系统，包括：一个带有升压功能的电源发生器(1)，远距离输电母线，若干个带有降压功能的隔离电源转换器(2)。电源发生器(1)和隔离电源转换器(2)采用串联连接的模式，使整个系统具备了双重稳压的功能，且两者均采用带电热插拔模块化结构，当其中的一个因故障转为旁路时，另一个仍然具备稳压功能，当电源发生器(1)和隔离电源转换器(2)两者都因故障转为旁路时，系统仍然能像传统的如图1所示的原理继续为负载供电。

Description

一种模块化热插拔式的远端供电系统

技术领域

本实用新型是一种模块化热插拔式的远端供电系统。

背景技术

目前，随着网络与智能化城市建设的飞速发展，城市交通摄像头、信息化显示屏等电子设备越来越多，距离越来越远，随之而来的问题是这些电子产品的供电问题如何解决？最初的配电室常常与新建的监控点和信息显示设备相距几公里甚至十几公里，如果采用220VAC(380VAC)低压供电，那么经过几公里后的线路压降，到用电设备端的电压就远远不能满足供电要求，同时线路大幅度压降还会造成巨大的能源浪费，如果在城市中为了这些摄像头等小型电子设备铺架高压输电线路，更是不可能。

目前，比较常见的解决方法有两种，分别为：1.在远端配电室将220VAC或380VAC电压用升压变压器升压到630VAC或者800VAC,到了用电现场，再通过降压变压器将电压降到220VAC,如图1所示，这样做的问题是，由于线路中的用电点位置很分散，每个位置的线路压降差异很大，降压变压器参数无法统一，也无法提前预知，整个线路中的电压很不稳定，常常造成负载烧毁；2.配电中心总电源与用电点电源均采用交流-直流-交流变换(交-直-交变换)的方式进行稳压，这种做法，存在的问题有：输入电压范围窄，通常在10-15％左右，供电端和负载端只有稳压功能,都没有旁路功能，一但稳压装置故障，将导致供电中断，特别是供电端电源故障时，将导致整个线路的供电中断3.本发明人于2013年提交的申请号为：201320683386.1发明名称为“一种采用IGBT控制的模块化交流调压稳压装置”提出了模块化热插拔技术在交流稳压装置中的应用，但没有涉及本模块化技术在远距离输电中的应用与创新性,为了克服现有技术的不足，本实用新型涉及一种模块化热插拔式的远端供电系统，它包括一个带有升压一个带有升压功能的电源发生器、远距离输电母线、若干个带有降压功能的隔离电源转换器，本实用新型解决的问题在于：电源发生器不但具有升压功能，同时还具备电压输出精度可达1％的稳压功能，而且稳压部分采用模块化热插拔技术，其隔离电源转换器不但具有降压功能，同时还具备电压输出精度可达1％的稳压功能，而且稳压部分同样采用模块化热插拔技术，这就使整套供电系统具备双重稳压功能，其模块化热插拔技术，使系统更加安全可靠，维修快捷方便。

实用新型内容

本实用新型所提供的一种模块化热插拔式的远端供电系统，如图2所示，包括：

一个带有升压功能的电源发生器(1)，远距离输电母线，若干个带有降压功能的隔离电源转换器(2),电源发生器(1)和隔离电源转换器(2)采用并联连接的模式，使整个系统具备了双重稳压的功能，且两者均采用带电热插拔模块化结构，当其中的一个因故障转为旁路时，另一个仍然具备稳压功能，当电源发生器(1)和隔离电源转换器(2)两者都因故障转为旁路时，系统仍然能像传统的如图1所示 的原理继续为负载供电。

一个带有升压功能的电源发生器(1)如图3所示，包含一个升压变压器(1.1)，一个电源发生器补偿变压器(1.2)，一个电源发生器维修旁路开关(1.3)，一个PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)，一个电源发生器热插拔连接器(1.5)，一个电流互感器(1.6)，市电电压(主回路)与电源发生器补偿变压器(1.2)副边侧串联连接，电源发生器补偿变压器(1.2)的原边与电源发生器维修旁路(1.3)并联连接，电源发生器补偿变压器(1.2)原边与电源发生器热插拔连接器(1.5)连接，电源发生器热插拔连接器(1.5)与电源发生器调压模块(1.4)连接,升压变压器的输出电流采用通过一个电流互感器(1.6)与PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)相连接。

一个或若干个隔离电源转换器(2)如图4所示，包含一个降压转换模块(2.1)，一个电源转换器补偿变压器(2.2)，一个电源转换器维修旁路开关(2.3)，一个PWM控制的电源转换器调压模块(2.4)，一个电源转换器热插拔连接器(2.5)，降压转换模块(2.1)与电源转换器补偿变压器(2.2)副边侧串联连接，电源转换器补偿变压器(2.2)的原边与电源转换器维修旁路(2.3)并联连接，电源转换器补偿变压器(2.2)原边与电源转换器热插拔连接器(2.5)连接，电源转换器热插拔连接器(2.5)与电源转换器调压模块(2.4)连接,一个降压转换模块(2.1)，如图4所示，包含了一个降压变压器(2.1.1)，一个软启动模块(2.1.2)，一个顺序控制模块(2.1.3), 一个输入接触器(2.1.4)，其中软启动模块(2.1.2)与输入接触器(2.1.4)的一组常开主触头并联，降压变压器(2.1.1)的原边与输入接触器(2.1.4)的主触头串联，顺序控制模块(2.1.3)在设备上电时控制与高压母线上并联的隔离电源转换器(2)按照顺序控制模块(2.1.3)设定的启动延时，控制软启动模块(2.1.2)过零点导通并控制输入接触器(2.1.4)得电吸合。

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细的说明：

附图说明

图1是传统远端供电工作原理图。

图2是本实用新型的远端供电示意图。

图3是本实用新型的电源发生器(1)的工作原理图。

图4是本实用新型的隔离电源转换器(2)的工作原理图。

图5是本实用新型的实施方案原理图。

具体实施方式：

在本发明的远端供电系统中，至少包含了如图2所示的一个带有升压功能的电源发生器(1)，远距离输电母线，1个或若干个带有降压功能的隔离电源转换器(2)；

如图5所示，电源发生器(1)由升压变压器(1.1)，电源发生器补偿变压器(1.2)和PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)及电流电压采样电路组成一个闭环的高精密稳压系统，电源发生器补偿变压器(1.2)受控于PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)，起到调压稳压的作用，其稳压范围不小于市电电压的±20％，经过隔离升压 后的输出电压Vout＝800V+KI(I为输出负载电流，K为负载电流补偿系数),由于是远距离输电，即使电压升高到800V，在输电过程中线路上仍然存在着损耗，所以本发明中引入了输出电压的电流补偿功能，最大补偿电压KI小于输出电压的10％，补偿系数可根据输电线路的距离，线缆的直径等情况综合设定；其中的PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)采用模块化热插拔式结构,当本调压模块出现故障时,内部的自动电子旁路动作,闭合维修旁路(1.3)即可实现PWM控制调压模块(1.4)的带电热插拔操作,调压模块(1.4)转入旁路状态后,电源发生器(1)相当于图1所示的升压变压器(1)的工作状态；

如图5所示,隔离电源转换器(2),由电源转换器补偿变压器(2.2),PWM控制的电源转换器调压模块(2.4)和电源转换器维修旁路(2.3)及电源转换器热插拔连接器(2.5)组成高精密稳压电源,当本调压模块出现故障时,内部的自动电子旁路动作,闭合电源转换器维修旁路(2.3)即可实现PWM控制的电源转换器调压模块(2.4)的带电热插拔操作,调压模块(2.4)转入旁路状态后,电源转换器补偿变压器(2.2)由变压器功能转变成导线功能,此时的隔离电源转换器(2)相当于图1所示的降压变压器(2)的工作状态；隔离电源变换器(2)中包含的降压转换模块(2.1)是本发明的又一个创新性所在，在降压转换模块(2.1)中，软启动模块(2.1.2)与输入接触器(2.1.4)的一组常开主触头并联，降压变压器(2.1.1)的原边与输入接触器(2.1.4)的主触头串联，顺序控制模块(2.1.3)在设备上电时控制与高压母线上并联的隔离电源转换器(2)按照顺序控制模块(2.1.3)设定的启动延时，控制软启 动模块(2.1.2)在电压过零点导通并控制输入接触器(2.1.4)得电吸合，软启动模块(2.1.2)确保降压变压器在电压过零点接入电路，大大降低了启动冲击电流，顺序控制模块(2.1.3)控制输电母线上的每个隔离电源转换器(2)按照不同的时间间隔顺序上电，其目的同样是为了减小降压变压器在上电时对整个供电系统的大电流冲击，从而使系统平稳有序的上电并投入工作；

降压转换模块(2.1)在本装置中采用模块化热插拔式结构，合理的解决了高压回路的维修问题，使维修更安全、快捷。

Claims (2)

1.一种模块化热插拔式的远端供电系统，包含一个带有升压功能的电源发生器(1)，远距离输电母线，若干个带有降压功能的隔离电源转换器(2),电源发生器(1)和隔离电源转换器(2)采用并联连接的模式，使整个系统具备了双重稳压的功能，且两者均采用带电热插拔模块化结构，当其中的一个因故障转为旁路时，另一个仍然具备稳压功能，当电源发生器(1)和隔离电源转换器(2)两者都因故障转为旁路时，系统仍然能继续为负载供电，电源发生器(1)，包含一个升压变压器(1.1)，一个电源发生器补偿变压器(1.2)，一个电源发生器维修旁路(1.3)，一个PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)，一个电源发生器热插拔连接器(1.5)，一个电流互感器(1.6)，市电电压(主回路)与电源发生器补偿变压器(1.2)副边侧串联连接，电源发生器补偿变压器(1.2)的原边与电源发生器维修旁路(1.3)并联连接，电源发生器补偿变压器(1.2)原边与电源发生器热插拔连接器(1.5)，电源发生器热插拔连接器(1.5)与电源发生器调压模块(1.4)连接,升压变压器的输出电流采用通过一个电流互感器(1.6)与电源发生器调压模块(1.4)相连接，隔离电源转换器(2)包含一个降压转换模块(2.1)，一个电源转换器补偿变压器(2.2)，一个电源转换器维修旁路(2.3)，一个PWM 控制的电源转换器调压模块(2.4)，一个电源转换器热插拔连接器(2.5)，降压转换模块(2.1)与电源转换器补偿变压器(2.2)副边侧串联连接，电源转换器补偿变压器(2.2)的原边与电源转换器维修旁路(2.3)并联连接，电源转换器补偿变压器(2.2)原边与电源转换器热插拔连接器(2.5)连接，电源转换器热插拔连接器(2.5)与电源转换器调压模块(2.4)并联链接，在降压转换模块(2.1)中，软启动模块(2.1.2)与输入接触器(2.1.4)的一组常开主触头并联，降压变压器(2.1.1)的原边与输入接触器(2.1.4)的主触头串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化热插拔式的远端供电系统，电源发生器(1)由升压变压器(1.1)，电源发生器补偿变压器(1.2)和PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)及电流电压采样电路组成一个闭环的高精密稳压系统，电源发生器补偿变压器(1.2)受控于PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)，起到调压稳压的作用，当PWM控制的电源发生器调压模块(1.4)出现故障时,内部的自动电子旁路动作,闭合电源发生器维修旁路(1.3)即可实现电源发生器调压模块(1.4)的带电热插拔操作,电源发生器调压模块(1.4)转入旁路状态后,电源发生器(1)相当于升压变压器(1.1)的没有稳压功能的升压工作状态。